聚合物厚膜导体组合物的光子烧结制造技术

本发明专利技术提供了使用聚合物厚膜导体组合物在电路中形成电导体的方法，所述方法包括使所述沉积的厚膜导体组合物经受光子烧结。本发明专利技术还提供了用于降低由聚合物厚膜导体组合物形成的电导体的阻抗的方法，所述方法包括使所述电导体经受光子烧结的步骤。本发明专利技术还提供了包含通过这些方法制成的电导体的装置。

【技术实现步骤摘要】
聚合物厚膜导体组合物的光子烧结
本专利技术涉及用于许多不同应用中的聚合物厚膜(PTF)导体组合物的光子固化。在一个实施例中，PTF导体组合物被用作薄膜基底例如ITO溅镀玻璃上的丝网印刷导体。PTF导体用作栅电极。该组合物还可用于任何其它需要导电性(低电阻率)的应用。
技术介绍
本专利技术涉及用于电子装置中的聚合物厚膜导体组合物。由于银的低电阻率(〈50毫欧/平方)和可靠性，PTF银导体在电子电路中作为选择的导体是十分普遍的。然而，近年来，银的价格已升至原来的三倍，至超过$30/金衡制盎司，并且因此变得太昂贵而不适合在电路中使用。一直在寻找几乎不减弱电特性但降低成本的银的供选择的替代方案。本专利技术的目的是提供此类供选择的替代方案。
技术实现思路
本专利技术提供用于在电路中形成电导体的方法，包括:a)提供基底；b)提供聚合物厚膜导体组合物，所述聚合物厚膜导体组合物选自聚合物厚膜焊料合金导体组合物、聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物、以及它们的混合物；c)将厚膜导体组合物施用到基底上；以及d)使厚膜导体组合物经受光子烧结以形成电导体。在一个实施例中，所述方法还包括干燥厚膜导体组合物的步骤，其中所述步骤在步骤(C)之后但在步骤(d)之前进行。可在除去所有溶剂所必需的时间和温度下加工组合物。另外，干燥之后的光子烧结将电阻率降低70-80%。在一个实施例中，所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金导体组合物包含:(a)分散于有机介质中的65重量％至95重量％的焊料合金粉末，所述焊料合金粉末由锡、银和铜组成并具有2至18 μ m的平均粒度和在0.2至1.3m2/g范围内的表面积/质量比；(b) 5重量％至35重量％的有机介质,所述有机介质包含(i)溶解于有机溶剂中的偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂，(2)包含二元酯的有机溶剂；其中所述重量％是以聚合物厚膜焊料合金导体组合物的总重量计的。在另一个实施例中，所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物包含:(a) 35重量％至94重量％的焊料合金粉末，所述焊料合金粉末选自(i)锡、银和铜合金粉末，(ii)锡和铋合金粉末，和(iii)它们的混合物，所述合金粉末由具有2至18μπι的平均粒度和在0.2至1.3m2/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成；(b) I重量％至30重量％的金属，所述金属选自银、铜、金、铝、以及它们的混合物，所述金属由具有2至18 μ m的平均粒度和在0.1至2.3m2/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成；和(C) 5重量％至35重量％的有机介质，所述有机介质包含:(I)溶解于有机溶剂中的树脂，所述树脂为偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂或苯氧基树脂；(2)包含二元酯或乙二醇醚的有机溶剂；条件是如果所述树脂为苯氧基树脂，则所述金属为银；其中所述焊料合金粉末和所述金属分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％是以所述聚合物厚膜导体组合物的总重量计的。本专利技术还提供电气装置，所述电气装置包含通过上述方法的任何实施例形成的电导体。本专利技术还提供用于降低由聚合物厚膜导体组合物形成的电导体的阻抗的方法，所述方法包括使电导体经受光子烧结的步骤。本专利技术还提供包含此类电导体的电气装置。【具体实施方式】一般来讲，厚膜组合物包含赋予组合物适当电功能性质的功能相。功能相包含分散在有机介质中的电功能粉末，所述有机介质充当功能相的载体。一般来讲，在厚膜技术中，焙烧组合物以烧尽有机物并赋予电功能性质。然而，在使用聚合物厚膜的情况下，有机物在干燥后仍作为组合物的整体部分。如本文所用，“有机物”包括厚膜组合物的聚合物、树脂或粘合剂组分。这些术语可互换使用，并且它们均表示相同事物。在一个实施例中，聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金导体组合物包含分散于有机介质中的SAC (锡、银、铜)合金粉末，所述有机介质包含聚合物树脂和溶剂。在另一个实施例中，所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物包含SAC合金粉末、Sn/Bi合金粉末或两者的混合物以及选自银、铜、金、铝、以及它们的混合物的金属，其中所述焊料合金粉末和金属分散于包含聚合物树脂和溶剂的有机介质中。概括地说，聚合物厚膜导体组合物的主要组分是分散于有机介质中的导体粉末，所述有机介质由聚合物树脂和溶剂组成。以下讨论了用于两种实施例中的聚合物厚膜导体组合物。厚膜焊料合金导体组合物实施例A.导体粉末厚膜焊料合金导体组合物中的电功能性粉末为包含锡、银和铜的焊料合金导体粉末，称为SAC合金，其中锡为最大组分，即大于90重量％。用于焊料合金粉末中的粒径和形状特别重要并且必须适用于施用方法。在一个实施例中，颗粒为球形的。在另一个实施例中，颗粒为薄片形式。焊料合金颗粒的粒度分布对于本专利技术的效果而言也是关键的。从实际角度看，粒度在I至100 μ m的范围内。在一个实施例中，平均粒度为2至18 μ m。此外，焊料合金颗粒的表面积/重量比在0.2-1.3m2/g的范围内。此外，已知可将少量的一种或多种其它金属加入焊料合金导体组合物中以改善导体的特性。此类金属的一些例子包括:金、银、铜、镍、铝、钼、钯、钥、钨、钽、锡、铟、镧、钆、硼、钌、钴、钛、乾、铕、镓、硫、锌、娃、镁、钡、铺、银、铅、铺、导电性碳、以及它们的组合，以及厚膜组合物领域中的其它常见金属。附加的一种或多种金属可构成总组合物的至多约1.0重量％。有机酸可被用作焊料合金的还原剂，以还原焊料合金表面的任何氧化。B.有机介质通常通过机械混合使焊料合金粉末与有机介质(载体)混合，以形成具有适于印刷的稠度和流变特性的糊状组合物(称为“浆料”)。有机介质必须使固体能够以适当的稳定性程度在其中分散。有机介质的流变性必须能赋予组合物良好的应用性质。此类性质包括:具有适当的稳定性程度的固体分散、良好的组合物施用、适当的粘度、触变性、基底与固体适当的可润湿性、良好的干燥速率、以及足以经受粗鲁处理的干燥膜强度。有机介质包括一种或多种有机溶剂中的聚合物溶液。有机介质并非本领域中常规的并且赋予组合物独特的性质。本专利技术实施例中所用的树脂为偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物，其允许加载高重量的焊料合金粉末，从而有助于实现对基底的良好粘附性和低电阻率(高导电性)，这是电子电路中导体的两个关键性质。另外，该聚合物似乎在浆料中充当自-助熔组分，因而不需要外部还原剂。多种惰性液体可用作有机介质中的溶剂。存在于厚膜组合物中的最广泛使用的溶剂为乙酸乙酯和萜烯，例如α -萜品醇或β -萜品醇或它们与其它溶剂的混合物，例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和高沸点醇以及醇酯。此夕卜，在载体中可包含挥发性液体，以促进载体在施用到基底上之后快速硬化。在本专利技术的多个实施例中，溶剂可以使用例如乙二醇醚、酮、酯和相似沸点(在180°C至250°C的范围内)的其它溶剂、以及它们的混合物。在一个实施例中，有机介质是基于二元酯和C-1l酮溶剂的。对这些溶剂和其它溶剂的各种组合进行配制，以获得所需的粘度和挥发性要求。厚膜焊料合金/金属导体组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在电路中形成电导体的方法，包括：a)提供基底；b)提供聚合物厚膜导体组合物，所述聚合物厚膜导体组合物选自聚合物厚膜焊料合金导体组合物、聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物、以及它们的混合物；c)将所述厚膜导体组合物施用到所述基底上；d)任选地干燥所述厚膜导体组合物；以及d)使所述厚膜导体组合物经受光子烧结以形成所述电导体。

【技术特征摘要】
2012.08.20 US 13/589,5641.用于在电路中形成电导体的方法，包括: a)提供基底； b)提供聚合物厚膜导体组合物，所述聚合物厚膜导体组合物选自聚合物厚膜焊料合金导体组合物、聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物、以及它们的混合物； c)将所述厚膜导体组合物施用到所述基底上； d)任选地干燥所述厚膜导体组合物；以及 d)使所述厚膜导体组合物经受光子烧结以形成所述电导体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金导体组合物包含: (a)分散于有机介质中的65重量％至95重量％的焊料合金粉末，所述焊料合金粉末由锡、银和铜组成并具有2至18 μ m的平均粒度和在0.2至1.3m2/g范围内的表面积/质量比； (b)5重量％至35重量％的有机介质，所述有机介质包含 (1)溶解于有机溶剂中的偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂， (2)包含二元酯的有机溶剂； 其中所述重量％是以所述聚合物厚膜焊料合金导体组合物的总重量计的。3.根据权利要求1所述的方法，其中`所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物包含: (a)35重量％至94重量％的焊料合金粉末，所述焊料合金粉末选自(i)锡、银和铜合金粉末，(?)锡和铋合金粉末，和(iii)它们的混合物，所述合金粉末由具有2至18μπι的平均粒度和在0.2至1.3m2/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成； (b)I重量％至30重量％的金属，所述金属选自银、铜、金、铝、以及它们的混合物，所述金属由具有2至18 μ m的平均粒度和在0.1至2.3m2/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成；和 (c)5重量％至35重量％的有机介质，所述有机介质包含: (1)溶解于有机溶剂中的树脂，所述树脂为偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂或苯氧基树脂； (2)包含二元酯或乙二醇醚的有机溶剂； 条件是如果所述树脂为苯氧基树脂，则所述金属为银:其中所述焊料合金粉末和所述金属分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％是以所述聚合物厚膜导体组合物的总重量计的。4.用于降低由聚合物厚膜导体组合物形成的电导体的阻抗的方法，所述方法包括使所述电导体经受光子烧结的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚合物厚膜导体组合物为聚合物厚膜焊料合金导体组合物，所述聚合物厚膜焊料合金导体组合物包含: (a)分散于有机介质中的65重量％至95重量％的焊料合金粉末，所述焊料合金粉末由锡、银和铜组成并具有2至18 μ m的平均粒度和在0.2至1.3m2/g范围内的表面积/质量比； (b)5重量％至35重量％的有机介质，所述有机介质包含(1)溶解于有机溶剂中的偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂， (2)包含二元酯的有机溶剂； 其中所述重量％是以所述聚合物厚膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·阿兰西奥，J·R·多尔夫曼，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：